Ein Vertikalprallbrecher (VSI) ist die Maschine zur Sandherstellung und Endkornformung in einer Zuschlagstoffanlage: Das Aufgabegut fällt in die Mitte eines schnell drehenden vertikalen Rotors und wird mit hoher Geschwindigkeit nach außen geschleudert, um beim Aufprall zu brechen. Constmach fertigt vier VSI-Modelle, vom 700 mm-Gerät mit geschlossenem Rotor bei 60-100 t/h bis zur 975 mm-Maschine mit offenem Rotor bei 250-300 t/h, die Brechsand-Feinanteile in Brechsand und kubische Gesteinskörnung umwandeln.
Was ist ein Vertikalprallbrecher?
Ein Vertikalprallbrecher ist eine tertiäre Feinbrechmaschine, deren Rotor um eine vertikale statt um eine horizontale Achse dreht. Dieser eine Unterschied bestimmt seine Funktion. Statt Gestein zwischen zwei Flächen zu zerquetschen, beschleunigt er das Material und lässt die Geschwindigkeit die Zerkleinerung übernehmen. Das Ergebnis sind nicht nur kleinere, sondern auch besser geformte Körner.
In einer Constmach-Anlage steht der VSI am Ende der Brechlinie. Wenn das Material ihn erreicht, haben Backen- und Prall- oder Kegelbrecher das Gestein bereits auf eine kleine, handhabbare Größe reduziert. Der VSI nimmt diese Feinanteile auf und verwandelt sie in Brechsand und kubische feine Gesteinskörnung. Er ist die Maschine, mit der ein Steinbruch verkaufsfähigen Sand vor Ort herstellen kann, statt natürlichen Flusssand zuzukaufen.
Die vertikale Achse ist aus einem praktischen Grund wichtig. Ein Prallbrecher mit horizontaler Welle schleudert das Material gegen feste Schlagleisten und erzeugt tendenziell eine gröbere, weniger gleichmäßige Kornform. Ein vertikaler Rotor bewegt das Material symmetrisch und gibt es in einem 360-Grad-Muster ab, sodass jedes Korn einen ähnlichen Weg nimmt und in einem ähnlichen Winkel auf die Prallfläche trifft. Diese Symmetrie erzeugt eine enge, reproduzierbare Körnung – genau das, was eine Sandspezifikation verlangt.
So funktioniert ein VSI-Brecher
Das Aufgabegut tritt oben ein und fällt in die Mitte eines schnell drehenden Rotors. Die Zentrifugalkraft schleudert jedes Partikel nach außen und beschleunigt es auf hohe Geschwindigkeit, bevor es die Rotorspitzen verlässt. Was dann geschieht, hängt von der Rotorkonfiguration ab.
In einer Maschine mit geschlossenem Rotor (CR) treffen die beschleunigten Partikel auf einen festen metallenen Amboss-Ring rund um den Rotor. Dies ist die klassische Anordnung Gestein-auf-Amboss. Der harte Aufprall auf Stahl erzeugt eine aggressive Kornformung und einen hohen Feinanteil, was zu weniger abrasivem Aufgabegut passt, bei dem der Ambossverschleiß im vertretbaren Rahmen bleibt.
In einer Maschine mit offenem Rotor (OR) treffen die Partikel stattdessen auf ein Bett aus demselben Material, das in einer Gestein-auf-Gestein-Kammer gehalten wird. Das Gestein bricht gegen Gestein statt gegen ein Verschleißteil. Da die Prallfläche das Aufgabegut selbst ist, sinkt der Verschleißteilverbrauch stark – deshalb wird der offene Rotor für stärker abrasives Material gewählt. Der Kompromiss ist eine geringfügig andere Produktkörnung, doch bei hartem, silikatreichem Gestein sind die Einsparungen bei den Betriebskosten ausschlaggebend.
Zwei Kennwerte bestimmen das Ergebnis: die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorspitzen und die Aufgabemenge. Die Spitzengeschwindigkeit legt fest, wie hart jedes Partikel aufschlägt und damit, wie viel Energie in die Kornformung geht; erhöht man sie, entstehen mehr Sand und ein feineres Produkt, aber auch der Verschleißteilverbrauch steigt. Die Aufgabemenge bestimmt, wie viel Material gleichzeitig in der Luft ist. Schiebt man zu viel durch, kollidieren die Partikel, bevor sie die Prallfläche erreichen, was die Zerkleinerung abschwächt und Energie verschwendet. Ein gut eingestellter VSI hält beides im Gleichgewicht für die Körnung, die die Anlage verkauft.
Es gibt außerdem ein Fließdetail, das man kennen sollte. Die meisten VSI-Rotoren leiten einen kontrollierten Anteil des Aufgabeguts als Bypass-Strom durch einen zentralen Spalt nach unten, sodass nicht jedes Korn auf volle Geschwindigkeit beschleunigt wird. Dieser Bypass mäßigt die Körnung und verhindert, dass der Rotor die feinsten Fraktionen übermäßig produziert. Das Einstellen von Rotor und Aufgabeteilung gehört dazu, eine Maschine auf eine bestimmte Sandkurve abzustimmen.
Warum einen Vertikalprallbrecher einsetzen?
Kornform und Sand. Backen-, Kegel- und Primär-Prallbrecher erledigen ihre Aufgabe gut, doch das Produkt kann plattige oder längliche Partikel enthalten, und natürlicher Sand ist nicht immer verfügbar oder erschwinglich. Ein VSI löst beide Probleme. Der Hochgeschwindigkeitsaufprall bricht die Kanten plattiger Körner ab und rundet die Körnung zu einem kubischen, gut abgestuften Produkt.
Die Form ist nicht kosmetisch. Kubische Gesteinskörnung lagert sich dichter und benötigt weniger Wasser und Bindemittel, um eine bestimmte Verarbeitbarkeit zu erreichen; ein Beton- oder Asphalthersteller, der gut geformten Sand kauft, gibt bei gleicher Mischung weniger für Zement oder Bitumen aus. Plattige, längliche Körner bewirken das Gegenteil: Sie verzahnen sich schlecht, erhöhen den Wasserbedarf und schwächen die Mischung. Ein VSI, der die Form der Feinfraktion verbessert, wirkt sich direkt darauf aus, was der nachgelagerte Kunde herstellen kann.
Der andere Grund ist die Versorgung. Viele Standorte haben reichlich Gestein, aber zu wenig Feinsand. Ein VSI stellt Sand aus Brechgestein her, sodass der Steinbruch eine Sandspezifikation erfüllen kann, ohne Flusssand heranzukarren. Das ist ein ebenso kommerzieller wie technischer Vorteil, und in Regionen, in denen die Flussentnahme eingeschränkt ist, ist es oft der einzige Weg überhaupt zu einem verkaufsfähigen Sand.
Das Constmach VSI-Programm
Constmach bietet vier Vertikalprallbrecher an, die von kleinen Kornformungsaufgaben bis zur Sandproduktion mit hohem Tonnendurchsatz reichen. Der leichteste, der VSI-700-CR, wiegt rund 6,500 kg und läuft mit einem einzigen Motor, wodurch er sich leicht in eine bestehende Anlage integrieren lässt. Die drei größeren Modelle nutzen Doppelmotoren für einen höheren Durchsatz. Die Modelle mit geschlossenem Rotor eignen sich für Standard- und weniger abrasives Aufgabegut; der VSI-1000-OR mit offenem Rotor ist für abrasives Material gebaut, bei dem die Gestein-auf-Gestein-Zerkleinerung die Betriebskosten schont.
| Modell | Rotordurchmesser | Konfiguration | Leistung (t/h) | Antrieb |
|---|
| VSI-700-CR | 700 mm | Geschlossener Rotor / Amboss | 60-100 | 110 kW (Einzelmotor) |
| VSI-800-CR | 800 mm | Geschlossener Rotor / Amboss | 150-200 | 2 x 160 kW |
| VSI-900-CR | 900 mm | Geschlossener Rotor / Amboss | 200-250 | 2 x 185 kW |
| VSI-1000-OR | 975 mm | Offener Rotor / Gestein-auf-Gestein | 250-300 | 2 x 200 kW |
Die Bezeichnung sagt Ihnen, was Sie bekommen. Die Zahl ist der Rotordurchmesser in Millimetern; CR steht für einen geschlossenen Rotor mit Amboss-Ring; OR steht für einen offenen Rotor, der Gestein auf Gestein bricht. Die Leistung steigt mit Rotorgröße und installierter Leistung, sodass sich die Modellwahl aus Ihrem angestrebten Tonnendurchsatz und der Abrasivität des Aufgabeguts ergibt. Der VSI-1000-OR trägt einen 975 mm-Rotor statt eines wörtlichen 1000 mm-Rotors; die Modellnummer rundet die Klasse, während die Rotorangabe die reale Abmessung ist.
Geschlossener oder offener Rotor?
Dies ist die erste Entscheidung, und sie richtet sich nach Ihrem Gestein. Wählen Sie eine Maschine mit geschlossenem Rotor (CR), wenn das Aufgabegut mäßig abrasiv ist und Sie maximale Kornformung und Feinanteilerzeugung wünschen; der Amboss-Ring liefert einen harten, kontrollierten Aufprall. Wählen Sie die Maschine mit offenem Rotor (OR), wenn das Aufgabegut hart und abrasiv ist, etwa silikatreiche Kiese und quarzitisches Gestein, weil die Gestein-auf-Gestein-Zerkleinerung die Verschleißteilkosten über die Lebensdauer der Anlage niedrig hält.
Wann der geschlossene Rotor überzeugt
Bei Kalkstein und anderem weniger abrasivem Gestein ist der Ambossverschleiß akzeptabel und der geschlossene Rotor liefert die aggressivste Sandherstellung. Der Amboss bietet eine harte, unnachgiebige Fläche, sodass mehr Aufprallenergie in das Zerbrechen des Korns geht statt in ein nachgiebiges Gesteinsbett. Deshalb haben drei der vier Constmach-Modelle einen geschlossenen Rotor: Der Großteil des Zuschlagstoff-Aufgabeguts liegt im Band mittlerer Abrasivität, in dem sich der Amboss auszahlt.
Wann der offene Rotor überzeugt
Bei abrasivem Aufgabegut würden die Verschleißteile einer Ambossmaschine schnell verschleißen und die Kosten pro Tonne in die Höhe treiben. Der VSI-1000-OR umgeht das, indem er das Material seine eigene Brechfläche bilden lässt. Das Gesteinsbett, das sich in der Kammer aufbaut, wird durch das nachrückende Aufgabegut ständig erneuert, sodass die Verschleißfläche praktisch kostenlos ist. Sie geben etwas von der Kornformungsintensität des geschlossenen Rotors auf, doch bei Quarzit oder Flusskies macht die niedrigere Verschleißteilrechnung das mehr als wett.
Bauqualität und der Verschleißpfad
Im Inneren eines VSI ist alles, was mit beschleunigtem Gestein in Berührung kommt, ein Verschleißteil: die Rotorspitzen, die Verschleißplatten, die den Rotor auskleiden, und entweder der Amboss-Ring (CR) oder die Bauteile der Gestein-auf-Gestein-Kammer (OR). Constmach verwendet an diesen Flächen gehärtete, austauschbare Verschleißkomponenten, sodass Struktur und Lager geschützt sind und nur die Verschleißteile regelmäßig ausgetauscht werden müssen.
Die Rotor- und Lagerbaugruppe trägt die Last einer schweren, schnell rotierenden Masse, daher sind Auswuchtung und Steifigkeit des Lagergehäuses entscheidend. Ein unwuchtiger Rotor überträgt bei jeder Umdrehung eine zyklische Kraft in die Lager, und bei VSI-Drehzahlen summiert sich diese Kraft schnell zu Vibration und Wärme. Constmach fertigt die wesentlichen Strukturteile im eigenen Haus, was Qualitätskontrolle und Ersatzteilversorgung unter einem Dach hält und bedeutet, dass der Rotor das Werk als ausgewuchtete Baugruppe verlässt.
Automatische Schmierung serienmäßig
Die Lagerlebensdauer in einem schnell drehenden Rotor hängt von sauberer, gleichmäßiger Schmierung ab. Jeder Constmach VSI wird serienmäßig mit einem automatischen Schmiersystem geliefert, sodass die Lager planmäßig die richtige Menge Fett oder Öl erhalten, ohne dass sich ein Bediener daran erinnern muss. Das verringert die häufigste Ursache für vorzeitigen Lagerausfall und hält die Wartung planbar. Zudem nimmt es dem Bediener eine tägliche manuelle Aufgabe ab, was in einer Anlage wichtig ist, in der die Mannschaft einen ganzen Kreislauf statt einer einzelnen Maschine im Blick hat.
Wo der VSI in die Brechlinie passt
Der VSI ist der letzte Brecher in der Kette. Ein typischer Ablauf verläuft: Primär-Backenbrecher, dann ein Sekundärbrecher (Prall- oder Kegelbrecher), dann der VSI zur Kornformung und Sandherstellung, wobei Vibrationssiebmaschinen und Bandförderer das Material zwischen den Stufen bewegen und klassieren. Die Siebe schließen den Kreislauf, sodass Überkorn zum VSI zurückkehrt und nur Sand und Gesteinskörnung in Produktkorngröße die Anlage verlassen.
Der Aufgeber vor dem VSI verdient Beachtung. Die Maschine bevorzugt eine gleichmäßige, staugeregelte Aufgabe statt Stößen, denn eine Materialflut gefolgt von einer Lücke stört die Rotorbelastung und damit die Körnung. Ein Bandaufgeber oder ein Schwingaufgeber, der aus einem Puffersilo zieht, glättet den Fluss, und das Silo selbst puffert den VSI gegenüber dem Stopp-Start-Rhythmus der vorgelagerten Brecher und Siebe ab.
Nachgelagert erfüllt das schließende Sieb zwei Aufgaben. Es zieht fertigen Sand und feine Gesteinskörnung als Produkt heraus und führt das Überkorn, das noch nicht ausreichend geformt ist, zum VSI zurück. Die Auslegung dieses Rücklaufs ist ein realer Teil der Konstruktion, denn alles Umlaufende verbraucht Kapazität, die nicht als Produkt abgeht. Bandförderer verbinden den Kreislauf, und ihre Geschwindigkeit und Breite müssen sowohl zum Frischaufgabegut als auch zur Umlauflast passen, nicht nur zur Nettoausbringung.
Da der VSI Feinanteile formt, statt großes Gestein zu zerkleinern, sollte er niemals Überkorn erhalten. Seine maximale Aufgabekorngröße ist konstruktionsbedingt gering. Ihm korrekt bemessenes Material zuzuführen, schützt den Rotor und liefert ein gleichmäßiges Produkt.
Leistung und Auslegung
Die Nennleistung reicht von 60-100 t/h beim VSI-700-CR bis zu 250-300 t/h beim VSI-1000-OR. Diese Werte hängen von der Aufgabekörnung, dem Anteil, den Sie in Sand umwandeln möchten, der Rotordrehzahl und davon ab, wie eng Sie den Kreislauf schließen. Eine Maschine, die einen großen Überkornanteil im Umlauf hält, zeigt ein niedrigeres Nettoprodukt, als ihre Durchsatzleistung vermuten lässt.
Legen Sie den VSI nach dem Sand aus, den er produzieren muss, nicht nur nach dem hindurchgehenden Tonnendurchsatz. Wenn Ihre Anlage etwa 80 t/h Brechsand aus einem bestimmten Aufgabegut benötigt, ist das richtige Modell dasjenige, das dieses Nettoprodukt liefert, nachdem die Siebrückläufe berücksichtigt sind. Constmach-Anwendungsingenieure legen die Maschine anhand Ihrer Körnung aus statt anhand einer Schlagzeilenzahl.
Ein durchgerechnetes Auslegungsbeispiel
Angenommen, das Ziel sind 120 t/h Brechsand, der ein definiertes Sieb passiert, und Ihre Aufgabe- und Rotoreinstellungen wandeln bei einem einzigen Durchgang rund 60 Prozent dessen, was in den Rotor gelangt, in dieses Produkt um. Die übrigen 40 Prozent kommen als Überkorn vom schließenden Sieb und laufen erneut um. Um 120 t/h netto zu liefern, muss die Maschine rund 200 t/h durch den Rotor bewältigen, sobald die Umlauflast einbezogen ist. Das verortet die Aufgabe im Band des VSI-800-CR oder VSI-900-CR statt bei einer Maschine, deren Typenschild lediglich 120 anzeigt. Lesen Sie eine Leistungsangabe als Durchsatzleistung und rechnen Sie stets über das Umwandlungsverhältnis und die Umlauflast auf das Nettoprodukt zurück; die Lücke zwischen beiden ist der Punkt, an dem unterdimensionierte Anlagen enttäuschen. Das Umwandlungsverhältnis hängt von Gestein, Aufgabekörnung und davon ab, wie hart Sie den Rotor fahren, daher nutzt eine reale Auswahl Ihre Zahlen, nicht diese beispielhaften.
Materialien und Anwendungen
Der VSI verarbeitet die vorgebrochene Feinfraktion der meisten abgebauten Gesteine: Kalkstein, Basalt, Granit, Flusskies und ähnliche Zuschlagstoffe. Das Produkt ist Brechsand zur Verwendung als Zuschlagstoff in Beton und Asphalt sowie kubische feine Gesteinskörnung, wo die Form vorgegeben ist.
- Brechsand zum Ersatz oder zur Ergänzung von natürlichem Sand und Flusssand.
- Kubische feine Gesteinskörnung für Beton- und Asphaltmischungen.
- Kornformung von Brechprodukt zur Reduzierung plattiger und länglicher Partikel.
- Aufwertung der Feinanteile aus einer bestehenden Anlage, der es an Sand mangelt.
Der letzte Punkt verdient Betonung. Ein VSI muss nicht von Anfang an eingeplant sein. Er kann einer bestehenden Anlage hinzugefügt werden, um einen Sandmangel auszugleichen, indem er das bereits erzeugte Feinprodukt aufnimmt und in verkaufsfähigen Sand umwandelt.
Verschleißwirtschaftlichkeit: geschlossener gegenüber offenem Rotor im Zeitverlauf
Die Wahl zwischen einer Ambossmaschine und einer Gestein-auf-Gestein-Maschine ist letztlich ein Rechenproblem, das sich über Tausende Betriebsstunden abspielt. Bei mäßig abrasivem Kalkstein hält ein Amboss-Ring ein vernünftiges Intervall und die stärkere Kornformung des geschlossenen Rotors macht sich bezahlt, sodass die Kosten pro Tonne Produkt niedrig bleiben und die CR-Maschine der richtige Kauf ist. Setzen Sie denselben geschlossenen Rotor auf Quarzit oder einen silikatreichen Kies, verschleißt der Amboss in einem Bruchteil der Zeit; Sie geben mehr für Verschleißteile aus, mehr für Arbeit und Stillstand beim Einbau, und die Kosten pro Tonne steigen.
Der offene Rotor verändert die Rechnung. Indem er Gestein auf Gestein bricht, macht er das abrasive Aufgabegut zu seiner eigenen Verschleißfläche, sodass die verschleißenden Teile die Rotorspitzen und -platten sind statt eines großen Stahlambosses. Der Verschleißteilaufwand pro Tonne sinkt und die Austauschintervalle verlängern sich, und genau hier zahlt der offene Rotor bei abrasivem Gestein seine etwas sanftere Kornformung zurück. Der ehrliche Weg, beide zu vergleichen, ist nicht der Anschaffungspreis, sondern die Summe aus Verschleißteilen, Arbeit und Produktionsausfall über ein Jahr bei Ihrem Tonnendurchsatz und Ihrer Abrasivität. Passen Sie die Konfiguration an das Gestein an, und diese Summe bleibt unter Kontrolle; passt sie nicht, werden Verschleißteile klammheimlich zum größten Posten der Betriebskosten.
Wartung und Verschleißteile
Die Wartung eines VSI konzentriert sich auf den Verschleißpfad. Rotorspitzen, Verschleißplatten und der Amboss-Ring oder die Gestein-auf-Gestein-Bauteile sind die Teile, die Sie in einem Zyklus austauschen, der davon abhängt, wie abrasiv Ihr Aufgabegut ist und wie viele Tonnen Sie fahren. Diese nach einem festen Plan zu prüfen und auszutauschen, bevor sie durchgeschlissen sind, schützt den Rotorkörper.
Die Bauweise mit offenem Rotor existiert genau dazu, diese Intervalle bei abrasivem Gestein zu verlängern. Da das automatische Schmiersystem die Lager übernimmt, besteht die Routinearbeit weitgehend aus Prüfung und Austausch der Verschleißteile sowie darin, das Aufgabegut korrekt bemessen zu halten, damit der Rotor nicht überlastet oder mit Überkorn beschickt wird. Verschleißteile als ausgewuchteten Satz statt stückweise zu tauschen, hält den Rotor rund, und das Notieren der zwischen den Wechseln gefahrenen Tonnen macht aus der Wartung statt einer Überraschung eine Prognose, die Sie einplanen können.
Betriebstipps für ein gleichmäßiges Sandprodukt
Ein paar Gewohnheiten unterscheiden einen VSI, der seine Körnung hält, von einem, der abdriftet. Halten Sie die Aufgabe gleichmäßig und staufüllend, statt sie stoßen zu lassen, damit der Rotor eine konstante Last sieht. Beobachten Sie den Antriebsstrom als Maß dafür, wie hart die Maschine arbeitet; ein plötzlicher Anstieg bedeutet meist eine geflutete Kammer oder einen Schwall Überkorn, ein plötzlicher Abfall bedeutet, dass die Aufgabe dünn geworden ist. Halten Sie Überkorn aus dem Einlauf fern, denn der VSI ist ein Formgeber, kein Primärbrecher, und ein verirrter großer Stein bestraft die Rotorspitzen. Beproben Sie das Produkt regelmäßig hinter dem Sieb und passen Sie Aufgabemenge und Rotordrehzahl in kleinen statt großen Schritten an, denn die Reaktion ist empfindlich und Überkorrektur verschiebt das Problem nur in die andere Richtung. Protokollieren Sie die Verschleißteilstunden, damit ein Spitzen- oder Plattenwechsel in eine Schicht eingeplant statt durch einen Ausfall erzwungen wird.
Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt
- Überkorn aufgeben. Der VSI formt Feinanteile. Großes Gestein hineinzugeben, belastet den Rotor und verschwendet Verschleißteile. Bleiben Sie innerhalb der zulässigen maximalen Aufgabekorngröße.
- Einen geschlossenen Rotor für abrasives Aufgabegut wählen. Der Amboss verschleißt schnell und Ihre Kosten pro Tonne steigen. Passen Sie die Konfiguration an das Gestein an.
- Nur nach der Durchsatzleistung auslegen. Entscheidend ist das Netto-Sandprodukt nach den Siebrückläufen; ignorieren Sie es, liefert die Anlage zu wenig.
- Rotorauswuchtung und Verschleißteiltausch vernachlässigen. Verschlissene oder ungleichmäßige Verschleißteile verursachen Vibration und verkürzen die Lagerlebensdauer.
- Einen offenen Kreislauf fahren. Ohne schließendes Sieb driftet die Körnung ab und Überkorn gelangt ins Produkt.
So wählen Sie Ihren VSI
Beginnen Sie mit dem Gestein, dann dem Tonnendurchsatz, dann dem Anlagenkontext. Entscheiden Sie zuerst geschlossener oder offener Rotor anhand der Abrasivität: weniger abrasives Aufgabegut deutet auf ein CR-Modell, hartes abrasives Aufgabegut auf die OR-Maschine. Legen Sie als Nächstes Ihre angestrebte Netto-Sandproduktion fest und wählen Sie die Rotorgröße und den Antrieb, die sie erreichen. Berücksichtigen Sie schließlich, wie sich die Maschine integriert: Ein VSI-700-CR mit Einzelmotor bei rund 6,500 kg ist die am einfachsten nachzurüstende Einheit, während die Doppelmotor-Modelle zu speziell gebauten Kreisläufen mit hohem Tonnendurchsatz passen.
Ein VSI ist ein fokussiertes Werkzeug. Er erfüllt eine Aufgabe, Sandherstellung und Kornformung, und er erfüllt sie gut, wenn er korrekt auf das Aufgabegut abgestimmt und mit korrekt bemessenem Material beschickt wird. Stimmen Sie Konfiguration und Auslegung richtig auf Ihre eigene Körnung ab, und die Maschine zahlt sich durch Sandproduktion vor Ort und eine besser verkäufliche, kubische Gesteinskörnung aus.
